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出版者:机械工业

作者:张晓辉 编

出品人:

页数:196

译者:

出版时间:2006-7

价格:24.00元

装帧:

isbn号码:9787111112440

丛书系列:

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• 电工技术
• 电路分析
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• 电气工程

好的，这是一本名为《流体力学与热力学基础》的图书简介，内容详实，不涉及任何电工技术相关知识。 《流体力学与热力学基础》图书简介 面向对象： 本书旨在为工程、物理、化学、材料科学等领域的本科生、研究生以及相关工程技术人员提供一套系统、深入且兼具实用性的流体力学与热力学基础知识体系。尤其适合需要扎实理论基础，同时又注重工程应用的新一代工程师和科研人员。 全书结构与核心内容： 本书共分为上下两篇，共计十六章，系统地构建了经典宏观物理学中两大支柱学科——流体力学与热力学的理论框架与应用方法。 第一篇：流体力学基础 (The Foundations of Fluid Mechanics) 本篇聚焦于研究流体（液体、气体及等离子体）的运动规律及其与作用于其上的力的关系。我们从宏观、连续介质的角度出发，系统地阐述了流体的基本概念、描述方法以及重要的控制方程。 第一章：流体的基本概念与物质特性 (Fundamental Concepts and Material Properties of Fluids) 本章首先界定了流体的概念，区分了流体与固体在力学响应上的本质差异。详细介绍了流体的分类（牛顿流体与非牛顿流体）、粘性、表面张力、压缩性和密度等关键参数。引入了流体的连续性假设，为后续的微分分析奠定基础。 第二章：流体静力学 (Fluid Statics) 本章深入探讨了流体在静止或相对静止状态下的平衡问题。推导了静力学基本方程，重点分析了液体压强随深度的变化规律，讨论了浸没平面和曲面上的总压力、压力中心及其应用（如船体浮力计算）。此外，还详细讲解了测压仪表的工作原理及其在工程中的应用。 第三章：流体运动学 (Fluid Kinematics) 流体运动学关注于描述流体运动本身，而不涉及作用力。本章引入了描述流场的重要工具：拉格朗日观点与欧拉观点。通过速度场、加速度场、流线、迹线和时间线等概念，对流体运动进行空间和时间的描述。着重讨论了流动的基本类型，如定常与非定常、均匀与非均匀、有旋与无旋流动。 第四章：流体动力学控制方程 I：欧拉方程与伯努利方程 (Governing Equations I: Euler and Bernoulli Equations) 本章是流体力学分析的核心起点。基于牛顿第二定律和质量守恒，推导了适用于无粘性流体的欧拉方程。随后，通过对欧拉方程的线积分，导出了著名的伯努利方程及其适用条件。本章通过大量实例展示了伯努利方程在简单管流、机翼升力分析中的实际应用。 第五章：流体动力学控制方程 II：纳维-斯托克斯方程 (Governing Equations II: The Navier-Stokes Equations) 本章将粘性效应纳入考虑，详细推导了描述粘性流体运动的纳维-斯托克斯（N-S）方程组。N-S方程被誉为流体力学的“牛顿第二定律”。本章随后分析了特定简化情况下的N-S方程解，包括平行平板间的粘性流动（Couette Flow）和圆管内的充分发展层流（Poiseuille Flow），并计算了相应的摩擦阻力。 第六章：量纲分析与相似性原理 (Dimensional Analysis and Similarity) 本章是连接理论模型与工程实践的桥梁。系统阐述了 Buckingham $pi$ 定理，介绍了如何利用无量纲参数（如雷诺数 $Re$、傅汝德数 $Fr$、马赫数 $Ma$）来简化复杂问题的分析。重点讨论了模型试验的设计原则和物理相似性判据，指导工程师如何进行比例放大。 第七章：粘性流体的边界层理论 (Boundary Layer Theory for Viscous Fluids) 本章深入探讨了高速流动中粘性作用占据主导的区域——边界层。详细分析了边界层的形成、发展与分离现象。通过 Prandtl 边界层近似，推导了对流场分析至关重要的积分形式方程，并应用 Pohlhausen 积分法求解了平板上的速度剖面和摩擦阻力。 第八章：不可压缩流动与管路系统 (Incompressible Flow and Pipe Systems) 本章聚焦于实际工程中最常见的不可压缩流动问题。全面分析了流体在管道中输运时的能量损失，包括沿程阻力（摩擦损失）和局部阻力（阀门、弯头损失）。介绍了管道系统的串联与并联计算方法，以及水锤现象的产生机理与预防措施。 第九章：可压缩流动基础 (Fundamentals of Compressible Flow) 当流速接近声速时，流体的密度变化显著，必须采用可压缩流动的理论。本章介绍了声速、马赫数对流态的影响。重点分析了等熵流动、等温流动以及通过管道中的气流加速和减速过程，包括喷管设计的基本原理。 第二篇：热力学基础 (The Foundations of Thermodynamics) 第二篇将视角转向能量转换和物质状态的宏观变化规律，构建了经典热力学的基本框架。 第十章：热力学基本概念与第一定律 (Fundamental Concepts and the First Law) 本章定义了热力学的基本要素：系统、边界、状态、过程、功与热。详细阐述了热力学系统的分类（孤立、封闭、开放）。核心内容是热力学第一定律（能量守恒定律）在不同系统中的应用，推导了理想气体的内能、焓的表达式，并分析了等容、等压、定温和绝热等典型过程的热力学计算。 第十一章：热力学过程与理想气体 (Thermodynamic Processes and Ideal Gases) 本章侧重于对理想气体进行更深入的分析。引入了比热容的概念，并推导了定压比热与定容比热之间的关系。详细分析了多变过程，特别是多方过程的功和热量计算。通过 PV 图和 Ts 图，直观展示了各种热力学过程的特性。 第十二章：热力学第二定律与熵 (The Second Law of Thermodynamics and Entropy) 热力学第二定律是理解能量品质和过程方向的关键。本章介绍了开尔文-普朗克（Kelvin-Planck）和克劳修斯（Clausius）表述，并引入了熵的概念。推导了熵变的计算方法，并讨论了不可逆过程的熵增原理。熵作为衡量系统混乱程度和能量退化的重要状态函数被深入剖析。 第十三章：热力学第三定律与状态方程 (The Third Law and Equations of State) 本章阐述了热力学第三定律——绝对零度下纯晶体的熵值为零。随后，重点讨论了描述真实气体状态的方程，如范德华（Van der Waals）方程，并对比了其与理想气体状态方程的异同，揭示了分子间作用力的影响。 第十四章：热力学关系式与麦克斯韦关系式 (Thermodynamic Relations and Maxwell Relations) 本章是热力学理论的高级深化。通过引入亥姆霍兹自由能 ($A$) 和吉布斯自由能 ($G$)，推导出一系列有用的热力学偏微分关系式，特别是麦克斯韦关系式，这些关系式允许我们用易于测量的量来表达难以测量的热力学量。 第十五章：能量转换循环分析 (Analysis of Energy Conversion Cycles) 本篇将前述理论应用于实际的热力循环分析。详细分析了蒸汽动力循环（如朗肯循环）和气体动力循环（如布雷顿循环、奥托循环、狄塞尔循环）。重点讨论了提高循环效率的工程措施，如再热、回热和工质的改进。 第十六章：化学热力学基础 (Fundamentals of Chemical Thermodynamics) 本章触及了热力学在化学领域的重要应用。介绍了化学反应中的吉布斯自由能、平衡常数以及温度对平衡位置的影响。讨论了热化学方程式、赫斯定律在计算反应焓变中的应用，并初步涉及相平衡的概念。 全书特色： 1. 理论与实践并重： 每一章都配有大量的工程实例和习题，帮助读者将抽象的数学模型转化为具体的工程解决方案。 2. 深度与广度兼顾： 结构上从宏观基础稳步推进到微观分析（如N-S方程和麦克斯韦关系），确保了知识体系的完整性。 3. 清晰的数学推导： 所有核心公式均提供了严谨的、易于理解的推导过程，强调物理意义的阐释而非单纯的公式堆砌。 通过对《流体力学与热力学基础》的学习，读者将能够掌握描述和预测流体运动规律与能量转换过程的基本工具，为后续专业课程（如传热学、工程热力学、空气动力学、计算流体力学等）的学习打下坚实的基础。

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这本书的装帧设计很有意思，封面采用了比较经典的深蓝色调，配上一些简洁的电路图线条作为点缀，给人的感觉既专业又不会过于沉闷。内页纸张质感不错，印刷清晰，字体大小适中，阅读起来眼睛不容易疲劳。我尤其欣赏它在排版上的用心，图文结合得相当紧密，遇到复杂的概念时，旁边的插图或示意图总是能及时出现，极大地降低了理解的难度。比如，在讲解晶体管的工作原理那一章，作者不仅用文字详尽地描述了PN结的特性，还配上了多角度的剖视图和等效电路模型，让原本抽象的半导体物理概念变得具象化了许多。而且，书中很多公式的推导过程都写得非常细致，每一步的逻辑衔接都清晰可见，很少出现那种“跳跃式”的推导，这对于初学者来说简直是福音。即便是像我这样多年没有接触过基础理论的人，也能很快跟上思路，重新拾起曾经的知识框架。翻阅时，能感觉到作者对细节的执着，连目录的层级划分都做得井井有条，让人一眼就能定位到自己需要的知识点，查找效率非常高。

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这本书的内容深度和广度都令人印象深刻，它不仅仅停留在教科书式的理论介绍上，更像是一部结合了工程实践经验的宝典。我特别留意了其中关于电力系统稳定性和继电保护的部分，内容组织非常有条理。作者没有急于展示复杂的数学模型，而是先从实际电网中可能出现的故障场景入手，比如短路、失磁等，然后循序渐进地介绍对应的保护原理和装置选择。让我感到惊喜的是，书中穿插了大量的实际案例分析，这些案例似乎都是从真实的项目经验中提炼出来的，涵盖了从高压输电到城市配电网的不同应用场景，这使得理论知识立刻有了落地的感觉。比如，在讲解微机保护装置的定值整定时，它详细列出了考虑系统阻抗、互感器变比以及动作时间等多个因素的计算流程，并且还讨论了电磁暂态过程对保护动作可靠性的影响，这一点在很多普通教材中是很少深入探讨的。总而言之，这本书的视角是系统级的，不仅关注单元器件的性能，更着眼于整个电力系统的协调运行，体现了作者深厚的行业积累。

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这本书的辅助资源配置做得相当到位，这一点从侧面反映了出版方的专业水准。除了主体内容外，书后附带的附录部分简直是“干货”的集合。我翻阅了附录A，里面竟然整理了一套常用的国家标准和行业规范的摘要，涉及电工安全操作规程和常用电气元件的参数范围，这对于在实际操作中快速查阅规范至关重要，避免了为了查阅一两个参数而需要翻阅厚厚的标准文本。另外，书中还提供了一些与章节内容配套的练习题，这些习题的难度设置非常合理，从基础的数值计算到开放性的设计思路探讨都有涵盖。更赞的是，某些关键章节的末尾还附带了二维码链接，扫描后可以跳转到额外的在线资源库，那里似乎包含了一些电路仿真模型的演示文件，这无疑是为动手能力强的读者提供了绝佳的实践平台，极大地拓展了知识的边界。

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从阅读体验上来说，这本书的行文风格非常**“老派”**，但这种老派并非贬义，而是指它恪守着严谨、一丝不苟的学术传统。语言平实，没有华丽的辞藻堆砌，所有的描述都直奔主题，用最精确的工程术语来表达复杂的物理现象。我感觉作者非常尊重读者的智力，相信读者有能力去消化这些精确的表达，所以没有过多使用比喻或类比来“简化”概念，而是直接给出了问题的本质。比如，描述交流电机的同步转速与滑差的关系时，它直接给出了洛伦兹力在旋转坐标系下的微分方程组，然后清晰地展示了如何通过坐标变换来求解稳态解，整个过程如同外科手术般精准无误。这种风格要求读者必须集中注意力，但一旦跟上，收获的知识密度是极高的。它更像是一位经验丰富的老工程师在给你做一对一的辅导，语气坚定，逻辑无可辩驳，让你在敬佩之余，也感受到学习的责任感。

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这本书的价值，我认为不仅在于它传授了“是什么”（What）和“怎么做”（How），更在于它启发了读者去思考“为什么”（Why）。在探讨电力电子器件的损耗模型时，作者用了相当大的篇幅去分析不同开关频率下，驱动电路、开关管本身的导通损耗和开关损耗的动态平衡关系，并明确指出了在追求高效率时，设计者必须在哪些参数间做出取舍。这种辩证性的分析视角，让读者学会用一种更宏观、更贴近实际工程限制的眼光去看待技术问题，而不是被单一指标所局限。它鼓励的不是死记硬背公式，而是对物理原理的深刻理解及其在特定约束条件下的应用优化。读完后，我感觉自己看待任何一个电气设计问题时，都会不自觉地从能量转换的效率、器件的可靠性寿命以及系统的可维护性这三个维度去综合考量，这本书成功地将一种系统性的工程思维植入了我的认知结构之中。

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